水文地质学基础：第十三章 地下水资源

1、LOGO 第十三章第十三章 地下水资源地下水资源 Groundwater Resource Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地质学基础水文地质学基础 Company Logo 本章内容本章内容 13.1 地下水资源的概念地下水资源的概念 13.2 地下水资源的特性地下水资源的特性 13.3 地下水资源的分类地下水资源的分类 13.4 地下水资源的供水意义地下水资源的供水意义 Company Logo 13.1 地下水资源的概念地下水资源的概念 v资源：资源：是自然界存在，可被人类利用的一切是自然界存在，可被人类利用的一切 分可再生的和不可再生的，地下水为可再生资源分

2、可再生的和不可再生的，地下水为可再生资源 v地下水是一种宝贵的、可再生的淡水资源地下水是一种宝贵的、可再生的淡水资源 v地下水与地表水资源相比的优越之处有：地下水与地表水资源相比的优越之处有： 空间分布：空间分布：广而均匀（地表水分布局限）广而均匀（地表水分布局限） 时间调节性：时间调节性：地下含水系统是天然水库，动态稳定地下含水系统是天然水库，动态稳定 水质：水质：水质优，洁净，水温恒定，不易受到污染，但水质优，洁净，水温恒定，不易受到污染，但 污染后很难治理。污染后很难治理。 可利用性：可利用性：一次性利用投资小，运用费用高、管理难、一次性利用投资小，运用费用高、管理难、 易产生环境问题。

3、易产生环境问题。 Company Logo 地下水资源概念的由来地下水资源概念的由来 v1915年美国首次提出以含水层或盆地为单元的年美国首次提出以含水层或盆地为单元的安全抽水安全抽水 量概念量概念：“所谓安全抽水量，是在不致引起含水层发生所谓安全抽水量，是在不致引起含水层发生 危险的涸竭危险的涸竭的情况下，能正常而持续地抽水的的情况下，能正常而持续地抽水的界限水量界限水量” 柴崎达雄，柴崎达雄，1982。 v后来发现，开采地下水会引起诸如：地面沉降、海水入后来发现，开采地下水会引起诸如：地面沉降、海水入 侵、咸水入侵等造成巨大经济损失的环境损害。侵、咸水入侵等造成巨大经济损失的环境损害。 v

4、安全抽水量的定义修改：安全抽水量的定义修改：“能从某一地下水盆地中连续能从某一地下水盆地中连续 地、不至于引起不良结果地抽取的地下水量地、不至于引起不良结果地抽取的地下水量”柴崎达柴崎达 雄，雄，1982）。 v允许利用的地下水资源量，不仅受到自然条件的制约，允许利用的地下水资源量，不仅受到自然条件的制约， 还受到技术、经济、社会乃至法律条件的制约还受到技术、经济、社会乃至法律条件的制约。 Company Logo 13.2 地下水资源的特征地下水资源的特征 13.2.1 系统性系统性 形形 成：成：地下水资源是按系统形成与分布的地下水资源是按系统形成与分布的 系统内：系统内：地下水是一个统一

5、的整体（有水力联系的），系统地下水是一个统一的整体（有水力联系的），系统 内部任何一部分的输入或输出（补给或抽水），都会影响（波内部任何一部分的输入或输出（补给或抽水），都会影响（波 及）整个系统及）整个系统 系统性看：系统性看：地下水地下水资源量资源量原则上等于含水系统的补给量原则上等于含水系统的补给量 资源量按系统计算：资源量按系统计算：以系统为单元统筹规划利用，开发与管以系统为单元统筹规划利用，开发与管 理理 难点：难点：系统边界不易确定；边界有叠置，边界垮行政区域系统边界不易确定；边界有叠置，边界垮行政区域 问题：问题：造成重复计算水量，人为夸大水量，开采过渡，难以管造成重复计算水量，

6、人为夸大水量，开采过渡，难以管 理（不同行政区）理（不同行政区） Company Logo 13.2 地下水资源的特征地下水资源的特征 v 13.2.2 可恢复性可恢复性 v 天然可再生的资源均具有可恢复性天然可再生的资源均具有可恢复性 v 地下水资源是通过地下水资源是通过水文循环水文循环使使水量恢复水量恢复、水质更新的水质更新的，循，循 环过程是通过补给与排泄两个环节完成的。环过程是通过补给与排泄两个环节完成的。 v 恢复能力的强弱与恢复能力的强弱与水文循环的交替速度有关：水文循环的交替速度有关： 图示条件：比较哪个含水系统更优？图示条件：比较哪个含水系统更优？ v 一个恢复性很差的含水系统

7、，其规模再大，储备水量再多，一个恢复性很差的含水系统，其规模再大，储备水量再多， 也会被用完（枯竭）也会被用完（枯竭）而而“无以为继无以为继”。 因此，可恢复性是供水水源的必需条件。因此，可恢复性是供水水源的必需条件。 可恢复性 Company Logo 可恢复性图可恢复性图 v 恢复能力的强弱与恢复能力的强弱与水文循环的交替速度有关：水文循环的交替速度有关： 图示条件哪个含水层系统图示条件哪个含水层系统可恢复性更优可恢复性更优？ Company Logo 13.2 地下水资源的特征地下水资源的特征 v 13.2.3 可调节性可调节性 v表现在地下含水系统本身就是一个地下水库表现在地下含水系统

8、本身就是一个地下水库具具 有水库的功能，有水库的功能，地下水库是天然形成的：地下水库是天然形成的： 含水介质对水流起到阻滞作用含水介质对水流起到阻滞作用延长过水时间延长过水时间 地质构造形成的地质构造形成的“蓄水池蓄水池”，向斜盆地，断块盆地，向斜盆地，断块盆地 v 调节能力大小取决于：调节能力大小取决于： 地质构造的规模（容积大小地质构造的规模（容积大小-B-B）；）； 含水介质的储水能力含水介质的储水能力 给水度给水度，含水层厚度，含水层厚度m m B Company Logo 13.3 地下水资源的分类地下水资源的分类 v含水系统含水系统有着两类水量：有着两类水量： 经常与外界交换的水量

9、经常与外界交换的水量 补给资源（补给资源（A） 保持于含水系统中的水量保持于含水系统中的水量 储存资源（储存资源（B） B A Company Logo 13.3.1 地下水资源地下水资源补给资源补给资源 补给资源：补给资源：可以恢复与再生的，是与外界系统经常发生可以恢复与再生的，是与外界系统经常发生 交替的水量。交替的水量。 影响因素：受气候等因素影响，年与季节的变化影响因素：受气候等因素影响，年与季节的变化 量纲：量纲： 流量单位流量单位m3/a 决定含水系统中地下水资源的可恢复性决定含水系统中地下水资源的可恢复性 数值大小数值大小 = 含水系统的地下水多年平均年补给量含水系统的地下水多年

10、平均年补给量 B A Company Logo 13.3.1 地下水资源地下水资源储存资源储存资源 储存资源：储存资源：不可以恢复的，是历史形成的不参与水循环交不可以恢复的，是历史形成的不参与水循环交 替的，基本不变的水。替的，基本不变的水。 影响因素：含水系统的空间形态（地质构造影响因素：含水系统的空间形态（地质构造天然的地天然的地 下水库库容）下水库库容） 量纲：量纲： 体积单位体积单位 m3 决定含水系统中地下水资源的可调节性决定含水系统中地下水资源的可调节性 数值大小数值大小 =含水系统的地下水多年平均低水位的重力水含水系统的地下水多年平均低水位的重力水 体积，即水的空间体积体积，即水

11、的空间体积（给水度（给水度） B A Company Logo 补给资源与储存资源的比喻补给资源与储存资源的比喻 比喻比喻1：一个家庭的收入：一个家庭的收入： 补给补给 工资收入（元工资收入（元/ /月）；月）；储存储存 存款存款 比喻比喻2：学校人数：学校人数： 补给补给 招生数（千人招生数（千人/ /年）；年）；储存：储存：在校生在校生 总人数总人数 比喻比喻3：地表水库：地表水库： 补给补给 入库水量（入库水量（m3/m3/年）；年）；储存：储存：库容量库容量 正常水位正常水位 Company Logo 本章内容本章内容 13.1 地下水资源的概念地下水资源的概念 13.2 地下水资源的

12、特性地下水资源的特性 13.3 地下水资源的分类地下水资源的分类 13.4 地下水资源的供水意义地下水资源的供水意义 Company Logo 13.4 地下水资源的供水意义地下水资源的供水意义 供水水源的一般要求：供水水源的一般要求： 长期持续性（永续发展的需要）长期持续性（永续发展的需要）多年性多年性 均衡稳定性（短期考虑）均衡稳定性（短期考虑）时时供水时时供水 一个含水系统能够一个含水系统能够长期持续长期持续提供的水量是多少？提供的水量是多少？补给资源补给资源 13.4.1 补给资源的供水意义补给资源的供水意义 原则上：原则上：含水系统的多年平均补给资源含水系统的多年平均补给资源 =含水

13、系统的含水系统的 多年平均补给量多年平均补给量 在某些特殊情况下在某些特殊情况下可以大于补给量：可以大于补给量： 1）大气降水入渗增加；）大气降水入渗增加；2）河流入渗补给增加）河流入渗补给增加 不同类型含水系统的补给条件不同，供水意义也不同不同类型含水系统的补给条件不同，供水意义也不同 不同条件的含水系统 Company Logo 不同类型含水系统的供水（不同类型含水系统的供水（或排水或排水）意义）意义 v试比较下图不同含水系统试比较下图不同含水系统ae的供水意义。的供水意义。 Company Logo 13.4.1 补给资源的供水意义补给资源的供水意义 v 注意：注意： 河流入渗增加的代价

14、河流入渗增加的代价牺牲地表水资源牺牲地表水资源 从从“水资源水资源”角度出发，此量是不存在的角度出发，此量是不存在的 v 承压水模拟演示实验中：承压水模拟演示实验中： 抽取地下水抽取地下水承压水从外界获得的补给量增加了。承压水从外界获得的补给量增加了。 这也是旁河取水的道理。这也是旁河取水的道理。 Company Logo 13.4.2 储存资源的供水意义储存资源的供水意义 v 储存资源的供水意义储存资源的供水意义 起着调节作用起着调节作用保证供水保证供水均衡稳定性均衡稳定性 当一个含水系统的补给资源很大，但动态很不稳定时，当一个含水系统的补给资源很大，但动态很不稳定时， 作为供水源地，储存资

15、源就起到很大的调节作用作为供水源地，储存资源就起到很大的调节作用 旱季借用储存资源的水，腾空库容，雨季再补充偿还旱季借用储存资源的水，腾空库容，雨季再补充偿还 没有储存资源再丰富的补给资源也无法利用没有储存资源再丰富的补给资源也无法利用白白流白白流 走！走！ v 补给与储存资源的关系：补给与储存资源的关系：有借有还有借有还 有借不还（超量使用）有借不还（超量使用） 最终导致水资源消耗贻尽（枯竭）最终导致水资源消耗贻尽（枯竭） 或产生不良结果或产生不良结果 有借有还有借有还 本章思考题本章思考题 Company Logo 补给与储存资源的关系：补给与储存资源的关系：有借有还有借有还 地下水库地下水库调蓄补给量调蓄补给量 输入输入补给补给 流流 量量 时间时间 输出输出利